微波仿真实验报告北邮

1、微波仿真实验实验报告学院：班级：学号：姓名：班内序号：指导老师：FR4基片：介电常数为4.4,厚度为1.6mm，损耗角正切为0.02第一次课作业1 了解ADS Schematic的使用和设置2 在Schematic里，分别仿真理想电容20pF和理想电感5nH，仿真频率为（1Hz-100GHz），观察仿真结果，并分析原因。3 Linecalc的使用a) 计算中心频率1GHz时，FR4基片的50微带线的宽度b) 计算中心频率1GHz时，FR4基片的50共面波导（CPW）的横截面尺寸（中心信号线宽度与接地板之间的距离）4 基于FR4基板，仿真一段特性阻抗为50四分之一波长开路CPW线的性能参数，中心

2、工作频率为1GHz。仿真频段（500MHz-3GHz）,观察Smith圆图变化，分析原因。5 基于FR4基板，仿真一段特性阻抗为50四分之一波长开路CPW线的性能参数，中心工作频率为1GHz。仿真频段（500MHz-3GHz）,观察Smith圆图变化，分别求出500MHz和2GHz的输入阻抗，分析变化原因。分析：有仿真结果可以看出，四分之一波长开路线具有“开路变短路”的作用。6 分别用理想传输线和在FR4基片上的微带传输线，仿真一段特性阻抗为50四分之一波长开路线的性能参数，工作频率为1GHz。仿真频段（500MHz-3GHz）,观察Smith圆图变化，分别求出500MHz和2GHz的输入阻抗

3、，分析变化原因。扩展仿真频率（500MHz-50GHz），分析曲线。l 理想传输线l 微带线7 分别用理想传输线和在FR4基片上的微带传输线，仿真一段特性阻抗为50四分之一波长短路线的性能参数，工作频率为1GHz。仿真频段（500MHz-3GHz）,观察Smith圆图变化，分别求出500MHz和2GHz的输入阻抗，分析变化原因。扩展仿真频率（500MHz-50GHz），分析曲线变化原因。l 理想传输线l 微带线分析：四分之一波长短路线具有“短路变开路”的作用。综上可知：四分之一波长传输线具有“阻抗倒置”的作用。8 分别用理想传输线和在FR4基片上的微带传输线，仿真一段特性阻抗为50二分之一波长

4、开路线的性能参数，工作频率为1GHz。仿真频段（500MHz-3GHz）,观察Smith圆图变化，分别求出500MHz和2GHz的输入阻抗，分析变化原因。扩展仿真频率（500MHz-50GHz），分析曲线变化原因。l 理想传输线l 微带线分析：二分之一波长开路线阻抗不变，所以开路经阻抗变换后还是开路。9 分别用理想传输线和在FR4基片上的微带传输线，仿真一段特性阻抗为50二分之一波长短路线的性能参数，工作频率为1GHz。仿真频段（500MHz-3GHz）,观察Smith圆图变化，分别求出500MHz和2GHz的输入阻抗，分析变化原因。扩展仿真频率（500MHz-50GHz），分析曲线变化原因。

5、l 理想传输线l 微带线分析：二分之一波长短路线阻抗不变，所以所以短路经阻抗变换后还是短路。综上可知：二分之一波长传输线具有“阻抗还原”的作用。第二次作业1. 用一段理想四分之一波长阻抗变换器匹配10欧姆到50欧姆，仿真S参数，给出-20dB带宽特性，工作频率为1GHz。带宽 B=m1-m2=200.0 MHz2. 用一段FR4基片上四分之一波长阻抗变换器匹配10欧姆到50欧姆，仿真S参数，给出-20dB带宽特性，工作频率为1GHz，比较分析题1和题2的结果。带宽B=m2-m1=200.0 MHz3. 设计一个3节二项式匹配变换器，用于匹配10欧姆到50欧姆的传输线，中心频率是1GHz，该电路

6、在FR4基片上用微带线实现，设计这个匹配变换器并计算的带宽，给出回波损耗和插入损耗与频率的关系曲线，比较分析题2和题3的结果。S(1,1)表示回波损耗，S（2,1）表示插入损耗。带宽B=1.000 GHz4. 题3中，若用3节切比雪夫匹配变换器实现，比较同样情况下的带宽，回波损耗和插入损耗与频率的关系曲线，比较分析题3和题4结果。分析：相对3节二项式匹配变换器,3节切比雪夫匹配变换器的带宽显著增加，且回波损耗具有等波纹特性，插入损耗两者差别不大。5. 对于一个负载阻抗ZL=60-j80欧姆，利用Smith Chart Utility功能，分别设计并联短路单枝节和并联开路单枝节匹配，并将Smit

7、h Chart Utility给出的匹配结果在Schematic中仿真，给出1-3GHz的回波损耗与频率的关系曲线，并给出的带宽。l 并联短路单枝节带宽B=m3-m1=200 MHzl 并联开路单枝节带宽B=m3-m1=200 MHz6. 并联双枝节匹配电路，并联双枝节为开路，枝节之间相距/8，中心工作频率为2GHz,利用理想传输线，给出1-3GHz的回波损耗与频率的关系曲线，并给出的带宽。带宽B=m3-m1=40 MHz第三次课作业Momentum1. 在FR4基板上分别仿真四分之一波长开路线，四分之一波长短路线，二分之一波长开路线和二分之一波长短路线，中心工作频率为1GHz， 并与Sche

8、matic仿真结果比较。仿真的频率: 0-3GHz.l 四分之一开路l 二分之一短路l 二分之一开路2. 针对第1题，改变仿真的频率为: 0-40GHz，观察上述传输线的性能变化并分析原因l 四分之一波长短路线:l 四分之一波长开路线：l 二分之一波长开路线：l 二分之一波长短路线：分析：当仿真频率逐渐增大到40GHz时，传输线上的电压、电流幅度与相位相差很大，就必须考虑分布参数效应。3. 在Momentum 里，仿真一个大小为40mm*45mm端接3mm*1mm的负载（频率:0.5-2.5GHz），结构如下：45mm40mm3mm1mm求出f=1.6GHz的阻抗值，并在该频率下针对该负载分别

9、设计并联开路单枝节和并联短路单枝节匹配到50（如果中心频率出现偏移，试看能否通过调整传输线尺寸，将其性能调回1.6GHz），观察仿真结果，分析带宽性能。l 并联开路单枝节l 并联短路单枝节4. 用3题中的负载，在扫描的频率范围内，找出虚部为0的频率点，并在该频率点用四分之一阻抗变换器实现匹配，并观察和分析仿真结果。实验总结：本次微波仿真实验我收获提高了很多，它是对理论计算的一种很好补充，从实验过程中能很明确地体会到，理论计算结果往往不是最佳结论，例如多节阻抗变换器理论计算值在带宽范围内并非等波纹波动，理论计算之后的值还不能直接应用到电路中，此时仿真就起到了优化设计的作用。仿真由于采用了更加精准的计算，考虑了实际器件的传输特性，其利用的主要参数实际就是厂商提供的实际测试的散射矩阵值，因而比理论计算的误差会小，但仿真不能替代实际电路，仿真对分布参数的模拟是不完备的，因而其精准度还有待实际工程的检验。微带分支线匹配器的设计加深了我对Smith圆图的理解，更加体会到圆图不仅是理论计算中强大而快捷的工具，也是仿真中必不可少的辅助。实验中难点在于如何利用方程绘制各种圆和标注阻抗点。多节阻抗变换器是一种优点明显的变换器，仿真结果让我对切比雪夫变换的等波纹性有了更直观的理解。我深深体会到，只有理解了设计的原理才能减少设计中的